ELETROOXIDAÇÃO DE MINÉRIOS REFRATÁRIOS CONTENDO OURO

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1 ELETROOXIDAÇÃO DE MINÉRIOS REFRATÁRIOS CONTENDO OURO 8 Juliano Peres Barbosa - CETEM/MCT 1. INTRODUÇÃO Os minérios contendo ouro que não respondem, satisfatoriamente, à lixiviação direta com cianeto ou qualquer outro agente lixiviante são conhecidos como refratários. A principal causa desse inconveniente é a ocorrência do ouro altamente disseminado na matriz dos sulfetos, arsenietos e, algumas vezes, em minerais contendo antimônio. Uma classificação simplificada desses minérios, carregados com ouro, foi proposta por LaBrooy et al. (1994). Se a porcentagem de recuperação de ouro é superior a 90%, o minério é considerado nãorefratário e se a recuperação é inferior a 50%, ele é dito altamente refratário. Diversos processos tem sido propostos para o tratamento pré-oxidativo de minérios refratários, tais como sulfetos, como etapa prévia à cianetação. Esses processos tem em comum o rompimento das estruturas cristalinas, ditas refratárias, por oxidação com a adição direta ou pela geração indireta de reagentes químicos oxidantes, por ação de bactérias específicas, próprias dos minérios em questão, pela ustulação dos sulfetos, com geração de SO 2, e pela oxidação sob pressão, em autoclave, transformando sulfeto em hematita. O fluxograma da Figura 1 mostra, de forma sucinta, as várias etapas subseqüentes a esses processos pré-oxidativos até a etapa de recuperação eletrolítica do metal de interesse.

2 194 CAPÍTULO 8 Figura 1 Fluxograma dos processos pré-oxidativos mais usuais com suas etapas subseqüentes. 2. PROCESSO DE ELETROOXIDAÇÃO A técnica de eletrooxidação das estruturas refratárias de concentrados auríferos, de diferentes composições mineralógicas, caracteriza-se pela ação de agentes oxidantes fortes, gerados num sistema reacional apropriado, por ocasião da oxidação eletrolítica dos íons cloreto presentes no meio reacional. Nesse processo, diferentemente dos processos préoxidativos supracitados, o ouro poderá ser recuperado, como mostra o fluxograma da Figura 2, ao longo do processo de eletrooxidação através da sua deposição na superfície do catodo e sob potencial catódico adequado.

3 ELETROOXIDAÇÃO DE MINÉRIOS REFRATÁRIOS CONTENDO OURO 195 Figura 2 Fluxograma do processo de eletrooxidação com produção simultânea de ouro. O processo de electrooxidação foi estudado previamente pela Agência norteamericana de Minas, no tratamento de uma polpa de minério preparada com um minério finamente dividido e uma solução de salmoura. A vantagem principal desse tipo de eletrólise é que o material a ser tratado pode ser usado em sua forma original, i.e. finamente dividido. Em um determinado reator, a natureza do eletrodo particulado proporciona uma área superficial mais elevada do que o eletrodo compacto. Essa característica aumenta a produção e reduz o custo de instalação. Outra característica importante do processo de eletrooxidação é que algumas etapas de custo elevado são eliminadas, quando comparado a outros processos com objetivos similares, visto que, o ouro dissolvido deposita no catodo simultaneamente à abertura dos sulfetos. No processo de eletrooxidação são utilizados sistemas operacionais como os mostrados nas Figuras 3 e 4. Para dar início ao processo, o material a ser lixiviado é suspenso na solução de cloreto de sódio, eletrólito do sistema reacional e, em seguida, introduzidos os eletrodos de grafita e, por último, a energização do sistema, ou seja, a passagem de corrente, para dar início ao processo eletrolítico.

4 196 CAPÍTULO 8 Figura 3 - Exemplo de sistema reacional utilizado em processos de eletrooxidação: célula com anodo e catodo em um único compartimento. Figura 4 - Exemplo de sistema reacional utilizado em processos de eletrooxidação: célula com diafragma separando anólito e católito.

5 ELETROOXIDAÇÃO DE MINÉRIOS REFRATÁRIOS CONTENDO OURO FUNDAMENTOS TEÓRICOS DO PROCESSO DE ELETROOXIDAÇÃO DE SULFETOS O processo eletrolítico inicia-se, uma vez suprida a corrente, com a oxidação dos íos cloreto a cloro gasoso, na superfície anódica: 2Cl Cl 2 + 2e (1) Na superfície catódica a água é, inicialmente, reduzida com produção hidrogênio e íons hidroxílas 2H 2 O + 2e H 2 + 2OH (2) Simultaneamente, o ácido hipocloroso é gerado, no seio da solução, através da reação química do cloro, gerado no anodo, com a fase aquosa: Cl 2 + H 2 O HClO + H + + Cl (3) o qual se dissocia com formação dos íons hipoclorito e hidrgênio; reação essa, diretamente dependente do ph do meio: HClO ClO + H + (4) Esses íons hidrogênio reagem com os íons hidroxílas, produto da reação catódica, para formar água: H + + OH H 2 O (5) Durante o processo eletrolítico, após um certo período, a produção de íons hipoclorito (ClO - ) não mais aumenta como esperado, fato atribuído à geração química de íons clorato (ClO 3- ): 2HClO + ClO ClO 3 + 2H + + 2H + + 2Cl (6) Ou a geraçãoeletroquímica: 6ClO + 3H 2 O 2ClO 3 + 6H + + 4Cl + 3/ 2O 2 + 6e (7) Uma vez produzidas, as espécies HClO (ácido hipocloroso) e ClO - (íon hipoclorito) inicia-se a oxidação dos sulfetos, tal como pirita, cuja reação pode ser expressa da seguinte forma: 2FeS 2 +15ClO + H 2 O + 2H + 2Fe HSO 4 +15Cl (8) 2FeS 2 +15HClO + H 2 O 2Fe +3 4HSO 4 +15Cl + 13H + (9) Em soluções suficientemente oxidantes e em ph abaixo de 2, os íons Fe 2+ são, em seguida, oxidados aos íons férricos (Fe +3 ), como mostra a reação seguinte: Fe +2 Fe +3 + e (10) Os íons Fe +3 são, por si só, agentes oxidantes e podem tomar parte da reação de oxidação das espécies mineralógicas refratárias. No entanto, a pirita é considerada inerte à ação dos íons férricos em particular, mas sua atuação como agente oxidante é catalizada na presença de diversas outras espécies, tais como os íons cúprico (Cu +2 ) e carvão ativado.

6 198 CAPÍTULO 8 Durante a eletrólise, a geração do ácido hipocloroso (HClO) e dos íons hipoclorito (Cl - ) Ovai depender do ph do meio e poder de oxidação aumenta com a diminuição do ph, visto que a geração do ácido hipocloroso é favorecida. O controle do ph é necessário, pois visa evitar a formação do enxofre elementar durante o processo de oxidação dos íons sulfeto a sulfato conforme diagrama Eh x ph mostrado na Figura 5. Observa-se nesse diagrama que na faixa de ph acima de 10 isso é possível. Dessa forma pretende-se evitar que o enxofre gerado encapsule as partículas de pirita, calcopirita, etc. ainda não reagidas, impedindo a abertura total desses sulfetos. A utilização de reagentes alternativos, tal como o cloreto de amônio (NH 4 Cl), também tem como finalidade a não formação do enxofre elementar Figura 5 Diagrama Eh x ph do sistema S-H 2 O a 37 o C 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Considerando as informações supracitadas, conclui-se que o ouro contido nos chamados minérios refratários pode ser extraído, diretamente na sua forma elementar, numa única etapa operacional, com a prática da eletrooxidação que utiliza, tão somente, o cloreto de sódio como reagente, não representando riscos ambientais, até porque as lixívias são recicladas ao processo de extração/eletrooxidação. Adicionalmente, é importante comentar que os testes realizados com água do mar, que normalmente apresenta uma concentração em cloreto de sódio da ordem de 0,9 moles dm -3, apresentaram resultados semelhantes aos obtidos quando da realização dos testes com solução sintética desse reagente.

7 ELETROOXIDAÇÃO DE MINÉRIOS REFRATÁRIOS CONTENDO OURO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABRANTES, L.M. Costa, M.C,. Electrooxidation as a pre-treatment for gold recovery, Hydrometallurgy, v 40 n 1 / 2 99, (JAN 1996). ARSLAN, F. Duby, P. F., Electrooxidation of pyrite in sodium chloride solutions Hydrometallurgy, v 46 n 1 / 2 157, (AUG 1997). BANDYOPADHYAY, D., Singru, R. M. and Biwas, A. K., Study of the roasting of chalcopyrite minerals by Fe Mossbauer Spectroscopy, Minerals Engineering, , August CLIMO, M., Watling, H. R. and Van Bronswyir, W., Biooxidation as pre-treatment for a telluriderich refractory gold concentrate, Minerals Engineering (October 2000) KAMMEL, R., Metal recovery from dilute aqueous solutions by various electrochemical reactors Hydrometallurgical Process Fundamentals, Edited by Renato G. Bautista and published by Plenun Press, p.617, LA BROOY, S.R., Linge G.S., Walker, G.S., Review of gold extraction from ores, Minerals Engineering 7 (10) (1994) LEHMANM, M. N., O Leary, S. and Dunn, J. G., An evolution of pretreatment to increase gold recovery ore containing arsenopyrite and pyrrhotite, Minerals Engineering, 1-18,vol.13,no:1, January LU, Z. Y., Jeffrey, M. I. and Lawson, F., The effect of chloride irons on the dissolution of chalcopyrite in acidic solutions, Hydrometallurgy, vol.56, no.2. June MARSHALL, R. J. and Walsh, F. C., A review of some recent electrolytic cell designs, Surface Technology, 24, 45(1985). MCKAY, D. R. and Halpern, J. A kinetic study of the Oxidation of Pirite in Aqueous Suspension,. Transactions of the Metallurgical Societ of the AIME, p.301, (June 1958). SCHEINER, B. J., Lindstrom R. E. and Henrie, T. A,. Oxidation Process for improving Gold Recovery From Carbon-Bearing Gold Ores, Bureau of Mines, RI 7573, 14 pp., (1971). SCHEINER, B. J., Lindstrom, R. E. and Shanks, D. E,. Recovery of Mercury From Cinnabar Ores by Electrooxidation,. Bureau of Mines, RI 7750, 14 pp., SOBRAL, L. G. S., Santos, R. L. C. and Barbosa, L. A. D., Electrolytic Treatment of Mercury Loaded Activated Carbon From a Gas Cleaning System,. 4 th Brazil-Germany Workshop for Exchange in Enviromental Sciences and Technology. Rio de Janeiro, Brasil, Março, 9 pp, (1999). THOMAS, G., The Autolcave Oxidation of Auriferrous Concentrate,. Departament of Mines and Technical Surveys, Otawa, Ontario, (1954).